Dissertations / Theses on the topic 'Arcilla – Análisis'

En este trabajo, se han preparado nuevos materiales microporosos con pilares mixtos de Al-Fe, Al-Cr, y Al-Ce, a partir de dos arcillas bentoníticas: una comercial (bentonita Fischer) y otra peruana (Bentonita B). La estructura de estos materiales pilarados han sido estudiados por DRX y Adsorción de N2, en tanto que el comportamiento térmico y la acidez, fueron determinados por medidas termogravimétricas (TGA) y deserción termogramada (TPD) de amoniaco. Los materiales resultantes presentan espaciados basales (17-24 Á), áreas superficiales (215-346 m2 1 g) y estabilidad térmica, mayores que las arcillas pilaradas con el metal solo. La estructura del pilar mixto varía con la relación Al/Cr o AL/Fe, siendo más estable cuanto mayor es la relación Al/metal huésped. Finalmente la acidez de estos nuevos materiales se acrecienta en el siguiente orden: Al-Cr > Al-Ce > Al-Fe, los que los hace adecuados para su utilización como catalizadores en reacciones que van por la vía ácida (isomerización y reducción selectiva catalítica).

El presente trabajo se centró en el estudio de la capacidad de adsorción del fenol, 2- nitrofenol, 2,4-dinitrofenol, 2-clorofenol y 2,4-diclorofenol utilizando arcillas organofílicas (CPHDTMA y FS-HDTMA) como adsorbentes. Además, se evaluó el efecto de la naturaleza de la arcilla y el efecto que pueden tener los grupos funcionales (-NO2 y -Cl) mono- y disustituido en el fenol en la capacidad de adsorción. Las arcillas organofílicas fueron preparadas por intercambio catiónico a partir de una arcilla natural (FS) y una arcilla homoionizada (CP), utilizando como catión amónico el hexadeciltrimetilamonio (HDTMA). La caracterización fisicoquímica se realizó mediante DRX, SEM-EDX, FTIR, TG, sorción de N2, acidez y basicidad y punto de carga cero, con lo que se pudo conocer la morfología, la estructura y las propiedades superficiales de los materiales adsorbentes En base a la capacidad de adsorción se observó el siguiente orden de retención de los adsorbatos: fenol < monosustituidos < disustituidos. La mayor adsorción se obtuvo con la CPHDTMA. Los resultados de las isotermas mostraron que la adsorción se llevó a cabo sobre una superficie mixta, donde la energía de adsorción se redujo con el grado de ocupación de los sitios activos. El proceso de adsorción se llevó a cabo por una combinación del mecanismo de partición y de atracción electrostática. El pH tuvo un rol importante en la capacidad de adsorción, ya que influyó en la carga superficial del adsorbente. El incremento de la fuerza iónica mejoró la capacidad de adsorción, este comportamiento fue explicado por el efecto de salting out. Se evidenció una mayor adsorción de los clorofenoles por ser de carácter más hidrofóbico que los nitrofenoles, en estos últimos la adsorción fue proporcional a su polaridad, mientras que en los clorofenoles la adsorción fue proporcional a su constante de partición log Pow.
The present work is based on the study of the adsorption capacity of phenol, 2- nitrophenol, 2-chlorophenol, 2,4-dinitrophenol and 2,4-dichlorophenol using organophilic clays (CP-HDTMA and FS-HDTMA) as adsorbents. The favorable adsorption conditions were evaluated, as well as the influence of -NO2 or –Cl in phenol mono and disubstituted on the adsorption process. Organophilic clays were prepared by cation exchange with hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) as the ammonium cation and natural clays (FS) and homoionic clay (CP). The physicochemical characterization of the materials was performed using XRD, SEM-EDX, FTIR, TG, N2 sorption, Boehm titration and point of zero charge; this allowed understanding the morphology, the structure and the surface properties of adsorbent materials. The best-fit model for the kinetic curves was the pseudo-second order model based on the adsorption capacity the following order of retention of the adsorbates was observed: phenolTrabajo de investigación

La materia prima fundamental de cualquier ceramista es la arcilla, por lo que la correcta elección de su calidad, tipología y tratamiento determinarán el resultado final de las piezas elaboradas. La arcilla tiene propiedades plásticas, lo que significa que al humedecerla puede ser modelada fácilmente. Al secarse se torna firme y cuando se somete a altas temperaturas ocurren reacciones químicas que, entre otros cambios, causan que la arcilla se convierta en un material permanentemente rígido, denominado cerámica. La arcilla cocida al fuego es uno de los medios más baratos de producir objetos de uso cotidiano. Los factores estructurales de las arcillas influyen en sus propiedades físicas, de ahí la importancia del entendimiento de los efectos térmicos en la estructura del material. En el presente trabajo, muestras de arcilla de la región de Chulucanas, departamento de Piura, son estudiadas a fin de evaluar los cambios estructurales inducidos por la temperatura, determinar cuantitativamente los parámetros estructurales y el porcentaje en peso de las fases después de cada tratamiento térmico. El análisis es realizado por Difracción de Rayos-X y refinamiento estructural por el Método de Rietveld. Fueron identificadas las fases de cuarzo, muscovita, caolinita, entre otras. El tratamiento térmico de 100° a 400°C produjo transformaciones en las muestras tales como disminución progresiva de la fase arcillosa; disminución progresiva de la distancia interlaminar del plano (001) de la montmorillonita: de 1.50 nm (temperatura ambiente) a 1.00 nm (250°C), debido a la eliminación del agua superficial y de los poros, así como la contenida en los espacios interlaminares de las capas de los silicatos. El Método de Rietveld de refinamiento estructural aplicado en este trabajo, constituye una importante herramienta para la determinación cuantitativa de parámetros decisivos en los cambios estructurales, así como para la determinación del porcentaje en peso de las fases antes y después del tratamiento térmico. Palabras clave: arcilla, tratamiento térmico, difracción de rayos X, método de Rietveld.
--- The fundamental raw material of any ceramist is the clay, therefore the correct election of its quality, typology and treatment will determine the final result of the elaborated pieces. The clay has plastic properties, what means that, on having dampened it, it can be shaped easily. When it dried it becomes firm and when subjected to high temperatures chemical reactions occur that, among other changes, cause the clay becomes a rigid material permanently, named ceramics. The clay cooked to the fire is one of the cheapest means of producing objects of daily use. The structural factors of the clays influence their physical properties, therefore it is important to understand the thermal effects in the structure of the material. In this work, clay samples from Chulucanas, department of Piura, are studied in order to assess the structural changes induced by the temperature, to determine quantitatively the structural parameters and the percentage by weight of the phases after each heat treatment. The analysis is done by X-ray diffraction and structural refinement by the Rietveld method. Phases of quartz, muscovite, kaolinite, among others, were identified. The heat treatment of 100° to 400 °C produced changes in the samples such as progressive decrease of the clayey phase; progressive decrease of the interlayer distance of the plane (001) of the montmorillonite: of 1.50 nm (ambient temperature) to 1.00 nm (250 °C), due to the elimination of the surface water and of the pores, as well as contained in the spaces between the layers of the silicates. The Rietveld method of structural refinement applied in this work constitutes an important tool for the quantitative determination of key parameters in the structural changes, as well as for the determination of the percentage by weight of the phases before and after heat treatment. Keywords: clay, heat treatment, X-ray diffraction, Rietveld method.
Tesis

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad el estudio de la adsorción de los aniones nitrato y nitrito en soluciones acuosas empleando arcillas organofílicas como adsorbentes. Las arcillas organofílicas se obtuvieron mediante la sustitución de los cationes de cambio presentes en las arcillas precursoras por cationes amonio cuaternario, para ello se emplearon dos arcillas precursoras, una arcilla cálcica natural (FS) y la misma arcilla intercambiada con Na+ (CP) y dos cationes amonio hexadeciltrimetilamonio (HDTMA) y benciltrietilamonio (BTEA) con cantidades equivalentes a 1.5, 2.5 y 4.0 de capacidad de intercambio catiónico (C.E.C.) de la arcilla precursora. Para determinar las características estructurales, morfológicas y texturales de las arcillas precursoras y organofílicas se emplearon técnicas analíticas e instrumentales. Los difractogramas de rayos X (DRX) obtenidos mostraron una variación significativa en el espaciado basal d001 entre las arcillas precursoras y las arcillas organofílicas. Además, la presencia de los grupos –CH2 y C-N en los espectros FTIR confirmaron la presencia de los cationes amónicos en las arcillas organofílica. Este intercambio también fue evidenciado mediante la titulación Boehm y el análisis del punto de carga cero. Del análisis de sorción de N2 se observó una reducción del área superficial en las arcillas organofílicas. Considerando la capacidad de adsorción de las arcillas organofílicas para ambos aniones (nitrato y nitrito) se encontró el siguiente orden: CP-HDTMA-4.0 > CP-HDTMA-2.5 > FS-HDTMA- 4.0 > FS-HDTMA-2.5 > CP-HDTMA-1.5 > > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA- 4.0 > FS-BTEA-2.5 > CP-BTEA-1.5 > FS-BTEA-1.5. La adsorción de nitrato y nitrito fue rápida en los primeros minutos logrando alcanzar el equilibrio entre los 8 - 15 min. El modelo cinético que presentó un mejor ajuste con los resultados experimentales de la adsorción de ambos aniones fue el de pseudo-segundo orden. Con respecto a las isotermas de adsorción de nitrato se encontró un mejor ajuste con los modelos de Redlich-Peterson y Langmuir, mientras que para la adsorción de nitrito, las isotermas se correlacionaron mejor con el modelo de Langmuir. Al evaluar los factores que influyen en la capacidad de adsorción de nitrato y nitrito se logró alcanzar la máxima adsorción a pH = 4 y con una cantidad de sal amónica equivalente a 4.0 C.E.C de la arcilla precursora, mientras que a pH = 10 y con una cantidad de sal amónica de 1.5 C.E.C se obtuvo una mínima adsorción.
The present thesis aimed to study the adsorption of nitrate and nitrite anions in aqueous solutions using organophilic clays as adsorbents. The organophilic clays were obtained by replacing the exchange cations present in the precursor clays with quaternary ammonium cations. For this purpose, two precursor clays were used, was the one natural calcium clay (FS) and the other was the same clay exchanged with Na+ (CP) and two ammonium cations, hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) and benzyltriethylammonium (BTEA) with amounts equivalent to 1.5, 2.5 and 4.0 cation exchange capacity (C.E.C) of the precursor clay. In order to determine the structural, morphological and textural characteristics of the precursor clays and the organophilic clays, instrumental and analytical techniques were used. The obtained X-ray diffractograms (XRD) showed a significant variation in the basal spacing d001 between the precursor clays and the organophilic clays. In addition, the presence of the -CH2 and C-N groups in the FTIR spectra confirmed the presence of the ammonium cations in the organophilic clays. This exchange was also evidenced by the Boehm titration and the zero charge point analysis. From the N2 sorption analysis, a reduction of the surface area was observed. Considering the adsorption capacity of the organophilic clays for both anions, the following order was found: CP-HDTMA-4.0 > CP-HDTMA-2.5 > FS-HDTMA-4.0, FS-HDTMA-2.5 > CPHDTMA- 1.5 > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA-4.0 > FS-BTEA-2.5 > CPBTEA- 1.5 > FS-BTEA-1.5. The adsorption of nitrate and nitrite was fast in the first few minutes, reaching equilibrium at 8 - 15 min. The kinetic model that presented a better fit with the experimental results of the adsorption of both anions was pseudo-second order. With respect to the nitrate adsorption isotherms, a better fit was found with the Redlich-Peterson and Langmuir models, while for the nitrite adsorption, the isotherms were better correlated with the Langmuir model. When evaluating the factors that influence the adsorption capacity of nitrate and nitrite, it was possible to reach the maximum adsorption at pH = 4 and with an amount of ammonium salt equivalent to 4.0 C.E.C of the precursor clay, while at pH = 10 and with an amount of ammonium salt of 1.5 C.E.C a minimum adsorption was obtained.
Tesis

Muestra el estudio y caracterización de tres arcillas tipo esmectita, usadas como adsorbentes de micotoxinas tipo Aflatoxinas (B1, B2, G1 y G2), en su forma natural y bajo el proceso de modificación química. Se ha realizado el seguimiento a los cambios estructurales en las acillas provocados por la modificación química, evaluando así en cada una de las etapas su capacidad de adsorción de Aflatoxinas. Finalmente, se definen los parámetros del proceso y características de las arcillas modificadas mediante las cuales se optimiza la adsorción de las Aflatoxinas. La evaluación de las arcillas y seguimiento de los cambios estructurales fueron realizadas por las técnicas de difracción de rayos X, espectroscopía Mössbauer, espectroscopía Infrarroja y absorción atómica. Para la evaluación de adsorción de aflatoxinas se empleó la técnica de Ensayo Inmuno-sorbente Ligado a Enzimas. Las arcillas evaluadas en su forma natural están compuestas mayoritariamente por la arcilla montmorillonita y en menor proporción por cuarzo y cristobalita. Dentro de los cambios más relevantes bajo la modificación química, observados por las diferentes técnicas, podemos mencionar: – Para las tres arcillas, las intensidades de las vibraciones en los enlaces (OH-Mg, Al) y (OH-Al) de los sitios octaédricos disminuyen a medida que se incrementa la concentración ácida en la modificación química. - Por espectroscopía Mössbauer se verificó que, durante la modificación ácida, los sitios de Fe2+ en la estructura de las arcillas están siendo oxidados a Fe3+ . - Por difracción de rayos X se distinguió la expansión de la estructura de la arcilla, verificado por el aumento de la distancia interplanar del plano de reflexión (0 0 1), y su parcial disolución a medida que la concentración en el proceso de la modificación ácida se incrementa. - La prueba de adsorción de aflatoxinas nos indica que en algunos casos el tratamiento ácido en la arcilla puede mejorar la capacidad de adsorción y en otros casos no. Este comportamiento estaría condicionado a la composición química y estructural de la arcilla. - Los cambios más drásticos en la estructura de las arcillas, así como el mayor porcentaje en la adsorción de Aflatoxinas fueron obtenidos con el tratamiento acido a una concentración 2N.
Tesis

Las propiedades físicas de los minerales arcillosos se ven influenciadas directamente por sus factores estructurales, por ello es importante entender los efectos del tratamiento térmico en la estructura del material durante el proceso cerámico. Para el presente trabajo se han analizado muestras traídas de las canteras de cerro de Pasco con el propósito de evaluar sus características y los diversos cambios que puedan sufrir las estructuras como consecuencia de los cambios de temperatura durante el proceso de cocción, particularmente en la región interlaminar. Las muestras fueron sometidas a tratamiento térmico en el rango de temperaturas entre 150oC y 800oC, con intervalos de 50oC. Para evaluar los cambios estructurales en las muestras producidos por la temperatura se hicieron medidas de Difracción de rayos X antes de cada tratamiento térmico y posterior a este. Gracias al análisis cualitativo hecho a las medidas experimentales tomada a cada muestra se logró identificar su composición mineralógica, encontrándose las siguientes fases: montmorillonita-Ca, caolinita, illita y cuarzo. El análisis cuantitativo mediante la aplicación del método de Rietveld permitió detectar cambios estructurales en las muestras, particularmente en el caso de la arcilla expansiva montmorillonita-Ca, la cual presentó un cambio en su distancia interlaminar d001, de 14,66893 Å (temperatura ambiente) a 10,00158 Å (250°C), debido a la eliminación del agua contenida principalmente en la región interlaminar. Pudo observarse también la disminución del porcentaje en peso de la caolinita hasta el colapso de su estructura entre 450°C y 500°C. Mayor estabilidad térmica presentó la illita, con ligeras variaciones porcentuales durante el tratamiento térmico, sin comprometer su estructura. La fase de cuarzo no presentó cambios estructurales durante el tratamiento térmico, pero sí ligeros aumentos porcentuales con el aumento de la temperatura, lo que podría deberse a una mayor cristalización de esta fase con el calentamiento.

En el presente trabajo se explica los diferentes tipos de asentamientos generados en una zapata sobre arcilla y se resalta las peculiaridades e importancia de cada uno. A su vez, se describen los daños que pueden ejercer estos asentamientos a la estructura y se contextualiza las condiciones sobre las que la respuesta de la arcilla a esta carga de la cimentación es variada. Por ello, se presenta una variada cantidad de fórmulas usadas y propuestas para el cálculo de los asentamientos de zapatas en arcillas. Dichas formulas se detallan y describen identificando sus requerimientos y condiciones bajo las cuales fueron planteadas. Este punto es importante ya que saber los requerimientos que presenten, así como las condiciones bajo las que se diseñaron ayuda a elegir la correcta o más idónea al momento de requerir el cálculo de asentamientos de zapatas en zarcillas para algún proyecto. Dentro de los métodos evaluados se verán asentamientos inmediatos, por consolidación primaria y por consolidación secundaria. Sabiendo que estamos evaluando para arcillas se toma en mayor consideración el asentamiento por consolidación primaria. Como una de las principales conclusiones del trabajo se tiene que para elegir el mejor método de cálculo se debe tener en cuenta varios factores técnicos, así como económicos, a su vez se debe tener en cuenta el riesgo del diseño para decidir si los esfuerzos extras requeridos para usar métodos más modernos valdrán la pena para el proyecto. Mediante la masificación y difusión de los nuevos métodos se podrá elevar la calidad de los trabajos, así como generar que se sean económicamente factible su uso y registro de información más detallada.

Esta investigación comprende el potencial de resistencia y la expansión que presenta el suelo, dicha evaluación es realizada mediante ensayos CBR. Se utiliza la técnica de suelo cemento para mejorar las características físicas y mecánicas, este proceso consiste en mezclar al material con cemento Portland Tipo I formando suelo cemento 10%, 15% y 20%, los cuales presentan un incremento del CBR (máximo: 138.7% y mínimo: 91.9%) logrando un tipo de subrasante extraordinaria para resistir la estructura del pavimento y una reducción de 7.18% en la expansión de las muestras.
This research includes the potential for resistance and the expansion that the soil presents, this evaluation is carried out through CBR tests. The soil cement technique is used to improve the physical and mechanical characteristics, this process consists in mixing the material with Portland cement type I. That combination forms soil cement 10%, 15% y 20%, which present an increase of the CBR (max: 138.7% y min: 91.9%) achieving a type of extraordinary subgrade to resist the structure of the pavement and a reduction of 7.18% in the expansion of the samples.
Tesis

El presente trabajo de tesis se encuentra enmarcado dentro del proyecto multidisciplinario “Redes de intercambio marítimas y terrestres a larga distancia de vasijas de cerámica de prestigio en los Andes centrales durante el primer milenio antes de nuestra era: Un enfoque interdisciplinario”. El objetivo principal de esta tesis es determinar el alcance de la fluorescencia de rayos X portátil (pXRF) como técnica de análisis que permita discriminar entre grupos y su posible procedencia, de cerámicas encontradas en el sitio arqueológico de Puerto Nuevo. Para lograr lo anterior, se han estudiado 119 fragmentos de cerámica recogidos de la zona de excavación de Puerto Nuevo, además de 30 azulejos de control preparados a partir de material arcilloso recabado de diferentes zonas aledañas a la excavación. El análisis químico de estos grupos de piezas se realizó mediante pXRF con el fin de obtener la información composicional expresada como las áreas netas bajos los picos (NPA). A partir de esta información, mediante análisis de componentes principales y análisis de clúster, se construyeron los grupos composicionales. Se han encontrado 4 grupos composicionales y 2 casos extraños, los que, al ser comparados con el material arcilloso de control por medio de análisis discriminante, muestran que los fragmentos de cerámica podrían ser en su mayoría de origen local. Además, los grupos construidos mediante pXRF fueron contrastados con los grupos encontrados por medio de análisis petrográfico, y se observó una buena correlación entre los resultados de ambos enfoques. Finalmente, se ha determinado que la pXRF, empleada junto a un análisis estadístico adecuado, ha demostrado resultados lo suficientemente buenos como para constituir a la pXRF en una alternativa para estudios de este tipo.
Tesis

La presente investigación tiene por objetivo determinar la resistencia unitaria lateral última del bulbo de micropilotes ejecutados mediante inyección repetitiva (IR) a partir de pruebas de carga, en suelos arcillosos saturados del distrito de San Sebastián – Cusco, 2016. El estudio fue elaborado a partir de la información brindada por empresas especializadas en estudio de suelos, ejecución de micropilotes y pruebas de carga. Se analizaron ocho de catorce pruebas de carga realizadas en total, porque estas alcanzaron la falla. En todas las pruebas se utilizó un manómetro que midió la fuerza ejercida por cuatro gatos hidráulicos, tal como indica la norma ASTM D1143. Para obtener la resistencia unitaria lateral última del bulbo (qs), primero, se determinó la carga última, luego, a este valor se restó el aporte de carga lateral en la longitud no inyectada, y ese resultado, fue dividido entre el área lateral de contacto entre el bulbo y el suelo circundante. Se determinó que los micropilotes alcanzaron cargas últimas desde 39.40 hasta 101.30 toneladas, además, las áreas de contacto entre el bulbo y el suelo se estimaron entre 16.51 y 38.46 m2, a partir de ello, se determinó que las resistencias unitarias laterales últimas varían entre 1.29 y 3.45 toneladas por metro cuadrado. La finalidad de esta investigación es contribuir a la mejor estimación de la resistencia unitaria lateral última del bulbo de micropilotes tipo IR en arcillas saturadas con número de SPT entre 19 y 28.
The objective of this research is to determine the ultimate lateral unitary resistance of the bulb of micropiles executed by repetitive injection (RI) based on load tests in saturated clay soils on the district of San Sebastian - Cusco, 2016. The study was prepared based on the information provided by companies specialized in soil studies, micropiles and load testing. Eight of fourteen load tests performed in total were analyzed, because they reached failure. In all tests, a manometer was used that measured the force exerted by four hydraulic jacks, as indicated by ASTM D1143. To obtain the last lateral unitary resistance of the bulb (qs), first, the last load was determined, then, at this value, the contribution of lateral load in the non-injected length was subtracted, and that result was divided between the lateral area of contact between the bulb and the surrounding soil. It was determined that the micropiles reached final loads from 39.40 to 101.30 tons, in addition, the contact areas between the bulb and the soil were estimated between 16.51 and 38.46 m2, from this, it was determined that the ultimate lateral unit resistances vary between 1.29 and 3.45 tons per square meter. The purpose of this research is to contribute to the best estimate of the ultimate lateral unitary resistance of the RI-type micropile bulb in saturated clays with SPT number between 10 and 32.
Tesis

El sitio arqueológico Pampa La Cruz está situado a 200 metros del litoral del distrito de Huanchaco en la región de Trujillo, sobre una terraza marina. Por la importancia de este complejo arqueológico, uno de los grandes retos es el estudio de sus cerámicas correspondientes a vasijas encontradas durante las excavaciones, así como la preservación de sus pinturas murales, frisos y pigmentos, para su puesta en valor. En función de esta perspectiva, la presente investigación fue desarrollada con el propósito de estudiar y determinar cualitativa y cuantitativamente la composición mineralógica tanto de las cerámicas como de los pigmentos de mural, aplicando la técnica de difracción de rayos X por el método de polvo. El análisis cuantitativo fue realizado por refinamiento estructural aplicando el método de Rietveld, a fin de determinar los parámetros estructurales de las fases, así como el porcentaje en peso de cada fase. La caracterización de los materiales investigados permitió determinar su composición mineralógica, reportando la presencia de cuarzo y diversas arcillas, así como los componentes principales responsables del color en el caso de los pigmentos de mural. Así también se determinó la presencia de halita en algunos pigmentos, factor externo que podría contribuir a la degradación de los murales por su proximidad al mar. Consideramos que los objetivos del trabajo fueron alcanzados y se espera que estos resultados puedan contribuir con la investigación arqueológica, con la preservación, restauración y mantenimiento de nuestro patrimonio cultural.
Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Vicerrectorado de Investigación y Posgrado. Programa de Promoción de Tesis de Pregrado

Determina las mejores condiciones de operación para realizar el proceso de biorremediación de la arcilla tipo bentonita contaminada con aceite multigrado usado produciendo CO2, agua y biomasa, utilizando el consorcio bacteriano Oil Eating Microbes (Rhodococcus, Pseudomonas y Bacillus). Se empleó una investigación como referencia para el estudio de la biodegradación de hidrocarburos en un biorreactor heterogéneo. Este estudio está basado en la difusiónsorción-biodegradación (DSB) que fue capaz de predecir y describir la biodegradación de hidrocarburos totales del petróleo en el biorreactor de lodos de hidrocarburos, para la arcilla bentonita contaminada con aceite lubricante usado. A nivel de laboratorio, en el presente estudio se realizaron diversas pruebas experimentales y se obtuvieron los mejores resultados en las siguientes condiciones de operación del proceso: T = 35 ºC, pH = 7.0, agitación mecánica = 120 RPM, dilución de la arcilla contaminada en agua en la relación de 1(arcilla):3(agua), determinándose un rendimiento en la biodegradación de hidrocarburos totales de petróleo de 50 % a 57 %.

En la actualidad, dentro del ámbito nacional, la succión matricial es un parámetro que no se toma en cuenta dentro de los estudios de mecánica de suelos. Este motivo junto con la constante amenaza de deslizamientos de masa en el país generó la necesidad de llevar acabo un análisis para verificar los efectos del parámetro de succión dentro de un análisis de estabilidad de taludes de manera específica en tres sectores de la carretera Lima – Canta – Huayllay, Región Lima; y confirmar si los estudios sobre su relación con la resistencia al corte siguen el mismo principio. En el presente trabajo se realizan tres exploraciones geotécnicas directas (calicatas) dentro de la carretera en mención para la recuperación de muestras de suelo, realizar las respectivas caracterizaciones físicas y mecánicas como también efectuar un análisis de estabilidad de taludes para cada sector estudiado. Para la obtención de la succión matricial se utilizan curvas características suelo - agua para cada tipo de suelo muestreado; asimismo, se utiliza el software SLIDE para el análisis de estabilidad de talud estático y pseudoestático.
Nowadays, within the national scope, the matrix suction parameter is not taken into consideration within the soil mechanics studies. This reason, in conjunction with the constant threat of mass landslides in the country, generated the need to carry out an analysis to verify the effects of matrix suction within a slope stability analysis specifically in three sectors of the Lima - Canta highway. - Huayllay, Lima Region; and confirm whether studies on its relationship with shear strength follow the same principle. In the present work, three direct geotechnical explorations (pits) are performed within the mentioned road for the recovery of soil samples, to conduct the respective physical and mechanical characterizations as well as to conclude with a slope stability analysis for each studied sector. To obtain the matrix suction, soil-water characteristic curves were used for each type of soil sampled; likewise, SLIDE software is used for static and pseudostatic slope stability analysis.
Trabajo de investigación

Existen estudios sobre las mejoras mecánicas que le brinda la adición de cal y Ceniza de Cáscara de Arroz (CCA) a los suelos arcillosos -naturalmente plásticos- con más de 70% de material fino en su composición. Sin embargo, para el comportamiento de arcillas arenosas, cuyo porcentaje de granos gruesos en su estructura superan el 40%, hacen falta más referencias. En la investigación se evalúa la influencia de la adición de CCA a esta clase de suelo, estabilizado con 3% de cal. El suelo estabilizado (sin CCA) incrementó 11.2 veces su valor de CBR natural; al agregarle la adición, el CBR incrementó solo en 1.56%. Al adicionarle 28% de CCA se observó un decrecimiento en su resistencia. Por otro lado, según la clasificación AASHTO, la trabajabilidad del suelo estabilizado fue mejorando a medida que se incrementó la adición de CCA, llegando a valores de IG=0. La mejor performance del suelo estabilizado se obtuvo con 16% de CCA, alcanzando 51.3% de CBR, 1.65g/cm3 de MDS y 15.8% de OCH. El CBR de este suelo estabilizado con cal y con la adición de CCA no proyecta mejoras mecánicas sustanciales, por más que demuestre una mejor trabajabilidad, la estabilización con cal de este tipo de suelos resulta suficiente para una buena performance.
There are many studies about how the addition of lime and Rice Husk Ash (RHA) gives the soil a better mechanical behavior, particularly on clayey soils, where usually fine particles reach more than 75%. However, the soils with a small presence of fine particles (59-60%) do not have much research. This investigation evaluates the influence that RHA has on this kind of soil previously stabilized with 3% of lime. After the initial mix of soil-lime, the CBR increased 11.2 times its initial value; within the addition of the ash, the CBR maxed out its value increasing just 1.56%. When 28% of RHA was added, a decay in the value of CBR was noticed. Otherwise, soil workability improved and following the AASHTO standards, the specimens with more ash resulted in a more granular material, with a group index value of 0. The greatest CBR record was obtained when the stabilized soil was added a 16% RHA, reaching a 51.3% CBR, 1.58g/cm3 of MDD and 16.5% of OMC. The CBR of the soil stabilized with lime and the addition of RHA, does not shows substantial improvement, and beyond that the workability seems better, the addition of lime by itself should be enough for an adequate performance for silica-rich clayey soils.
Tesis

En los últimos años, se ha estado analizando la posibilidad de almacenar los residuos radioactivos de alta actividad procedentes del combustible gastado procedente de las centrales nucleares de producción de energía eléctrica, en galerías excavadas en roca. Entre la cápsula que contiene el residuo radioactivo y la roca, se estudia colocar una arcilla expansiva tipo bentonita (proyecto FEBEX; Alonso et al., 2000). Esta tesis se ha concentrado en el estudio y caracterización termo-hidro-mecánico de dicha arcilla.

Para realizar este estudio, primero se hicieron una serie de ensayos de laboratorio convencionales, idénticos a los utilizados para caracterizar todo tipo de suelos. Sin embargo, dadas las especiales características del material (una arcilla expansiva) y las condiciones de trabajo que tendría en un repositorio nuclear (altas temperaturas producidas por la degradación del material radioactivo y altas presiones debidas al confinamiento), se han tenido que desarrollar nuevos equipos y procedimientos de ensayo: una célula edométrica con succión controlada mediante un flujo forzado de aire húmedo, un equipo para la medida de dilatación por efectos térmicos y un equipo para estudiar la respuesta del suelo frente a flujos de calor. Los resultados obtenidos son consistentes con los deducidos por otros autores en el mismo material (Villar, 2000) y han permitido profundizar en el conocimiento del comportamiento de la bentonita (Lloret et al., 2002).

El desarrollo y mejora de las técnicas de cálculo numérico, ha permitido que recientemente, se hayan podido desarrollar una serie de códigos numéricos que permiten la simulación de procesos de flujo multifásico y resolver las ecuaciones constitutivas que regulan el comportamiento mecánico del suelo. En esta tesis, se han analizado los ensayos de laboratorio realizados simulándolos con ayuda de un código de elementos finitos desarrollado por el Departamento de Ingeniería del Terreno de la Universitat Politècnica de Catalunya, CODE_BRIGHT (Olivella, 1995), que resuelve el problema citado anteriormente. De este modo, se han podido estudiar los diferentes fenómenos ligados al movimiento de agua, de calor y a los cambios de volumen en los ensayos realizados.

Tradicionalmente, la cuantificación de parámetros que se realiza a partir de los ensayos de laboratorio, consiste básicamente en aplicar de manera directa la ley constitutiva que regula el comportamiento de la muestra en las condiciones del ensayo. Generalmente, consiste en deducir un parámetro de una ecuación relativamente sencilla (ensayos de permeabilidad) o dibujar los resultados obtenidos en el ensayo en sistemas de coordenadas especiales que permiten evaluar parámetros de manera gráfica (ensayos edométricos). Sin embargo, hay parámetros que no se pueden medir directamente (parámetros que regulan el flujo acoplado de agua y vapor debido a gradientes térmicos en un ensayo de flujo de calor), esto hace necesario que se deban utilizar otras técnicas para identificar los parámetros que los regulan. En esta tesis se han aplicado técnicas de identificación muy utilizadas en otros campos como son la hidrogeología o la sismología, para deducir parámetros que regulan el problema termo-hidráulico. Para ello ha sido necesario desarrollar un algoritmo de cálculo que, utilizando CODE_BRIGHT como rutina para resolver el problema directo, minimiza la diferencia entre los valores medidos en los ensayos y los valores calculados por el código (Pintado et al., 1998, 2002).
In the last years, the possibility of storing high level nuclear waste from nuclear power stations inside tunnels in host rock has been analysed. In these repositories, swelling clay located between the rock and the canisters is used to isolate the waste (FEBEX project; Alonso et al., 2000). In this PhD Thesis an experimental study carried out to characterize the thermo-hydro-mechanical behaviour of a compacted bentonite is presented.

Due to the highly expansive character of the bentonite and the high temperatures and confining pressures in the repository, it was necessary to develop new test equipments and procedures:

- A suction controlled oedometric cell, where suction is applied controlling the relative humidity of the air in contact with the soil. This relative humidity was fixed by a solution of sulphuric acid or salts. In this way, suctions up to 400 MPa could be reached and the maximum vertical stress that could be applied was of about 9 MPa.

- An equipment to measure the thermal dilatation coefficient in partially saturated bentonite, which maintains its water content unaltered in a range of temperatures between 30ºC and 65ºC.

- A cylindrical cell, where a controlled heat flux is applied to one of the ends, while in the other end a constant temperature is maintained in order to measure thermal and hydraulic parameters.

The results of the tests are consistent with other results obtained on the same material by other authors (Villar, 2000) and increase the knowledge we have of this material (Lloret et al., 2003).

In some of the tests carried out, important couplings between thermal and multiphase flows and the mechanical behaviour of bentonite are observed. In order to analyse the tests, the numerical model CODE_BRIGHT (Olivella, 1995) was used to simulate the tests as a boundary problem and to obtain values of the variables that were not measured or parameters of the numerical model that cannot be obtained directly.

Finally, this PhD Thesis presents a general methodology to perform backanalysis of laboratory tests, which also involves the thermohydraulic behaviour of bentonite in a systematic manner as well. The procedure is based on a maximum likelihood approach that defines a probabilistic framework, in which error measurements and the reliability of the parameters identified can be estimated (Pintado et al., 1998, 2002). The method is applied to the identification of some of the thermal and hydraulic properties of a bentonite specimen, using temperature and water content measurements as input data.

En la presente tesis se han desarrollado y aplicado métodos de laboratorio para la caracterización del transporte por difusión de radionucleidos catiónicos y aniónicos en distintos filtros porosos relacionados con experimentos de difusión, en arcillas relacionadas con las barreras de ingeniería y, principalmente, en suelos insaturados. El estudio de difusión de radionucleidos en los filtros poroso y arcillas, permitió obtener información acerca de los mecanismos de difusión que tienen lugar en dichos materiales, y profundizar en la influencia de los factores y procesos que la afectan. Para ello se aplicó el método through-diffusion para la cuantificación de los coeficientes de difusión efectiva de radionucleidos (HTO, radiosodio, radiocesio, radiocloruro y radioselenato), y de especies estables (cloruro, cesio y estroncio) en distintos materiales empleados como filtros porosos (acero, VYCOR glass®, Al2O3 y poliéter éter cetona). Además, se cuantificaron los coeficientes de difusión efectiva y parámetros de sorción de radiosulfato y radiocesio en una arcilla caolinita compactada (KGa-2) en función de la concentración de sal (NaClO4) en la solución de contacto, mediante la aplicación, respectivamente, de los métodos through-diffusion e in-diffusion. Para la caracterización del transporte por difusión de radionucleidos en suelos insaturados se adaptaron y aplicaron dos métodos experimentales en tubos de difusión, los métodos de media celda y en fuente plana. Estos experimentos permitieron estudiar la difusión de radiocloruro, radioestroncio, radiocesio, radioselenito y radioselenato en suelos con diferentes propiedades edáficas mediante la obtención de sus coeficientes de difusión aparente, así como, evaluar el rol de las condiciones experimentales (tiempo de difusión, grado de humedad, compactación de las muestras, principalmente), y de procesos de interacción/sorción sobre la difusión. Finalmente, los datos obtenidos de difusión se aplicaron para la obtención de valores de sorción de los radionucleidos. Así, se derivaron los coeficientes de distribución sólido-líquido en los suelos y arcillas estudiados, que aportaron información acerca de los mecanismos de interacción entre estos materiales y los radionucleidos. En algunos casos, tales valores pudieron relacionarse con coeficientes de distribución sólido-líquido obtenidos experimentalmente en ensayos en medios dispersos (batch) en los mismos materiales.
In this thesis we have developed and applied laboratory methods for the characterization of the transport by diffusion of cationic and anionic radionuclides in various porous filters related to diffusion experiments, in clays related to engineered barriers and mainly in unsaturated soils. The study of diffusion of radionuclides in porous clay filters provided information about the diffusion mechanisms taking place in these materials, and allowed examine the influence of the factors and processes that affect it. We applied the through-diffusion method for quantification of effective diffusion coefficients of radionuclides (HTO, radiosodio, radiocaesium, radiocloruro and radioselenato) and stable species (chloride, cesium and strontium) on various porous materials used as filters (steel, VYCOR ® glass, Al2O3 and polyether ether ketone). Furthermore, the effective diffusion coefficients and sorption parameters of radiocaesium and radiosulphate, were quantified in a compacted kaolinite clay (KGa-2) depending on the salt concentration (NaClO4) of the contact solution by application, respectively, of the through-diffusion and in-diffusion methods. For characterizing the transport by diffusion of radionuclides in unsaturated soils, we adapted and applied two experimental methods in diffusion tubes: the half-cell and planar source methods. These experiments allowed us to study the diffusion of radiochloride, radiostrontium, radiocaesium, radioselenite and radioselenate in soils by obtaining their apparent diffusion coefficients, as well as evaluate the role of experimental conditions (experimental diffusion time, moisture content and compaction of samples), and processes of interaction / sorption on diffusion. Finally, the experimental data were applied for deriving sorption values of the radionuclides. Thus, the solid-liquid distribution coefficients were derived in the soils and clays studied, which provided information regarding the mechanisms of interaction between materials and radionuclides. In some cases, the distribution coefficients derived by diffusion were related to distribution coefficients obtained experimentally in dispersed samples (batch) in the same materials.

Existen estudios sobre las mejoras mecánicas que le brinda la adición de cal y CCA a los suelos arcillosos naturalmente plásticos con más de 70% de material fino en su composición. Sin embargo, el comportamiento de arcillas arenosas con un porcentaje de granos gruesos mayor al 40% carece de investigación. Este análisis evalúa la influencia que tiene la ceniza de cáscara de arroz en la estabilización con cal a esta clase de suelos. Tras la adición de cal el CBR incrementó en 11.20 veces su valor inicial; al agregarle la ceniza, el CBR osciló entre valores de 45% y 50% hasta que al agregarle 28% de CCA se reportó un decrecimiento sustancial en su resistencia. La trabajabilidad del suelo mejoró y las mezclas con más ceniza resultaron como clasificaciones de un material más granular con un valor de IG 0, según la clasificación AASHTO. El valor máximo de CBR fue con 3% cal y 16% CCA alcanzando 51.3% de CBR, con una MDS de 1.65g/cm3 y un OCH de 15.80%, recalcando que se obtuvo un 1.56% de mayor resistencia a comparación del suelo estabilizado solo con cal. La tendencia del CBR con la adición de ceniza es disminuir su valor, por lo que para suelos arcillosos con alto contenido de silicio no se recomienda la combinación de ambos agentes estabilizantes.
There are many studies about how the addition of lime and rice husk ash (RHA) gives the soil a better mechanical behavior, particularly on clayey soils, where usually fine particles reach more than 75%. However, the soils with a small presence of fine particles (59-60%) do not have much research. This analysis evaluates the influence that RHA has on this kind of soil stabilized with 3% of lime. After the initial mix of soil-lime, CBR increased 11.2 times its initial value; within the addition of the ash, the CBR averaged between 45-50% up until 28% of RHA was added, where the results decreased considerably. Soil workability improved and the specimens with more ash resulted in a more granular material, with a group index value 0 following the AASHTO standards. The greatest CBR record was obtained with the specimen of 16% RHA, 3% lime and soil, reaching a 51.3% CBR, 1.58g/cm3 of MDD and 16.5% of OMC. Yet, it only showed a 1.55% more resistance than the lime-soil specimen. The CBR with more presence of RHA tends to decrease its value, therefore for silica-rich clayey soils, the addition of lime by itself should be enough for an adequate performance.
Trabajo de investigación

La Región San Martín cuenta, en su mayoría, con suelos correspondientes a la fracción fina. Es decir que están compuestos principalmente de arcillas. Para ello, se analizó muestras de las localidades de Saposoa, Moyobamba y Tarapoto. Razón por la cual, el objetivo de la presente tesis es determinar los porcentajes de arcillas en los distintos suelos finos de esta Región, mediante el método de análisis granulométrico por sedimentación. Generalmente en los ensayos de granulometría, se analizan las muestras de los suelos hasta la malla N°200. Para determinar las características de estos suelos finos, se debe conocer cuánto de este porcentaje corresponde a las arcillas. La relación entre el Índice de Plasticidad y el porcentaje de finos genera la actividad de la arcilla analizada. Asimismo, en el presente estudio: se analizó el contenido de la humedad de la muestra; luego, se halló los índices de plasticidad y se examinó por medio de la granulometría de sedimentación; para dar como resultado, su clasificación de suelos mediante los métodos SUCS y AASTHO. El proyecto estuvo enmarcado en el Diseño de Investigación Cuantitativa, siendo del tipo de Diseño No Experimental Transversal. Fue aplicado a las muestras de Saposoa, Moyobamba y Tarapoto. Mediante una serie de técnicas e instrumentos, se realizaron ensayos de laboratorios para obtener el porcentaje de arcilla de los suelos finos de esas localidades y, de esa forma, conocer su respectivo tipo. Finalmente, los resultados revelan que los porcentajes de arcillas de cada una de las muestras son: Saposoa 60%, Moyobamba 58% y Tarapoto 14%. Del mismo modo, se halla la Actividad de las Arcillas: Saposoa 0.56, Moyobamba 0.58 y Tarapoto 0.35.Se concluye que las muestras contienen arcilla del tipo caolinitas. Estas generan un bajo nivel de potencial de cambio de volumen las cuales no afectan de manera considerable al diseño. San Martin Region account, mostly, tiled corresponding to the fine fraction. It is said to consist mainly of clay. To do this, samples of the towns of Saposoa, Moyobamba and Tarapoto were analyzed. Because of that, the aim of this thesis is to determine the percentage of clay in different fine soils of this region, by the method of particle size analysis by sedimentation. Generally, in assays of granulometry, soil samples to the mesh No. 200 are analyzed. To determine the characteristics of these thin soils, one must know how much of this percentage corresponds to clays. The relationship between the plasticity index and the percentage of fines generated clay activity are Banalyzed. Also in this study: the moisture content of the sample was analyzed; then plasticity indices was found and examined by sedimentation particle size; to result, classification of soils by the USCS and AASHTO methods. The project was framed in the Design of Quantitative Research, being the type of Cross No Experimental Design. It was applied to samples of Saposoa, Moyobamba and Tarapoto. Through series of techniques and instruments, laboratory tests were conducted to obtain the percentage of fine clay soils of these locations and, thus, meet their respective type. Finally, the results show that the percentages of clays of each of the samples are: 60 % Saposoa, Moyobamba, Tarapoto 58 % and 14 %. Similarly, the activity of the clays is: Saposoa 0.56, Moyobamba 0.58 and Tarapoto 0.35.Se concluded that the samples containing kaolinite clay type. These produce a low level of volume change potential which do not affect significantly the design way.